Deciphering the oscillation spectrum of $γ$ Doradus and SPB stars

Auteurs : S. Christophe, J. Ballot, R. -M. Ouazzani, V. Antoci, S. J. A. J. Salmon

A&A 618, A47 (2018)
arXiv: 1807.03707v1 - DOI (astro-ph.SR)
15 pages, 9 figures, accepted for publication in A&A

Résultats du processus de synthèse de l'article arXiv : 1807.03707v1

  • Résumé Complet
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La mission Kepler basée dans l'espace a fourni quatre années de photométrie hautement précise et presque ininterrompue pour des centaines d'étoiles $\gamma$ Doradus et des dizaines d'étoiles SPB, permettant enfin d'appliquer l'astérosismologie à ces pulsateurs de mode de gravité. Sans rotation, les modes de gravité sont également espacés en période. Cette structure simple ne s'applique pas aux étoiles en rotation pour lesquelles la rotation doit être prise en compte afin d’interpréter avec précision le spectre d'oscillation. Nous visons à développer une méthode indépendante du modèle stellaire pour analyser et interpréter le spectre d'oscillation des étoiles $\gamma$ Dor et SPB. Dans l’approximation traditionnelle de la rotation, nous soulignons la possibilité de récupérer l’équidistance des espacements de périodes en étirant les périodes de pulsation. La fonction d’étirement dépend du degré et de l’ordre azimutal des modes de gravité ainsi que du taux de rotation de l’étoile. Dans cet espace étirée, les modes pulsatoires sont régulièrement espacés par le rayon bouyant stellaire. Sur la base de cette propriété, nous avons mis en place une méthode pour rechercher ces nouvelles régularités et inferer simultanement la frénquence rotative et le rayon bouyant. Des tests sur des spectres synthétiques calculés avec une approche non perturbative montrent que nous pouvons retrouver ces paramètres avec une présision raisonnable ainsi que l’identification des modes. Dans des modèles uniformement en rotation d’une étoile $\gamma$ Dor typique et pour les modes dipôles progrades les plus observés, nous montrons que la présision sur les paramètres dérivés est meilleure que 5% à la fois sur le taux rotatif interne et le rayon bouyant. Enfin, nous appliquons notre methode à 2 étoiles du champ Kepler; une $\gamma$ Dor et une SPB; puis comparons nos résultats aux autres moyens existants. Nous offrons donc une moyenne indepedante du modèle stellaire afin obtenir le taux rotatif proche du coeur , le rayon bouyant et l’identification des modes à partir des spectres g modellaires des étoiles $\gamma$ Dor and SPB .
Mots clés générés par l'IA : Astérosismologie Rotation Équidistance des espacements de périodes Rayon bouyant stellaire Modes dipôles progrades

Points clés générés par l'IA

  • La mission Kepler a fourni des années de photométrie précise pour des centaines d'étoiles $\gamma$ Doradus et des dizaines d'étoiles SPB
  • L'astérosismologie peut être appliquée à ces pulsateurs de mode de gravité sans rotation
  • Les modes de gravité sont espacés en période, mais cela ne s'applique pas aux étoiles en rotation
  • Une méthode indépendante du modèle stellaire est développée pour analyser et interpréter le spectre d'oscillation des étoiles $\gamma$ Dor et SPB
  • Il est possible de récupérer l'équidistance des espacements de périodes en étirant les périodes de pulsation dans l'approximation traditionnelle de la rotation
  • La fonction d'étirement dépend du degré et de l'ordre azimutal des modes de gravité ainsi que du taux de rotation de l'étoile
  • Les modes pulsatoires sont régulièrement espacés par le rayon bouyant stellaire dans cet espace étiré
  • Une méthode est mise en place pour rechercher ces nouvelles régularités et inférer simultanément la frénquence rotative et le rayon bouyant
  • Des tests montrent que les paramètres peuvent être retrouvés avec une précision raisonnable ainsi que l'identification des modes.
  • Pour les modèles uniformément en rotation d'une étoile $\gamma$ Dor typique, la précision sur les paramètres dérivés est meilleure que 5% à la fois sur le taux rotatif interne et le rayon bouyant.
  • La méthode est appliquée à deux étoiles du champ Kepler; une $\gamma$ Dor et une SPB; puis comparée aux autres moyens existants.
  • La méthode offre une moyenne indépendante du modèle stellaire pour obtenir le taux rotatif proche du cœur, le rayon bouyant et l'identification des modes à partir des spectres g modellaires des étoiles $\gamma$ Dor and SPB.
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Résumé : The space-based Kepler mission provided four years of highly precise and almost uninterrupted photometry for hundreds of $\gamma$ Doradus stars and tens of SPB stars, finally allowing us to apply asteroseismology to these gravity mode pulsators. Without rotation, gravity modes are equally spaced in period. This simple structure does not hold in rotating stars for which rotation needs to be taken into account to accurately interpret the oscillation spectrum. We aim to develop a stellar-model-independent method to analyse and interpret the oscillation spectrum of $\gamma$ Dor and SPB stars. Within the traditional approximation of rotation, we highlight the possibility of recovering the equidistance of period spacings by stretching the pulsation periods. The stretching function depends on the degree and azimuthal order of gravity modes and the rotation rate of the star. In this new stretched space, the pulsation modes are regularly spaced by the stellar buoyancy radius. On the basis of this property, we implemented a method to search for these new regularities and simultaneously infer the rotation frequency and buoyancy radius. Tests on synthetic spectra computed with a non-perturbative approach show that we can retrieve these two parameters with reasonable accuracy along with the mode identification. In uniformly rotating models of a typical $\gamma$ Dor star, and for the most observed prograde dipole modes, we show that the accuracy on the derived parameters is better than 5% on both the internal rotation rate and the buoyancy radius. Finally, we apply the method to two stars of the Kepler field, a $\gamma$ Dor and an SPB, and compare our results with those of other existing methods. We provide a stellar-model-independent method to obtain the near-core rotation rate, the buoyancy radius and mode identification from g-mode spectra of $\gamma$ Dor and SPB stars.

Soumis à arXiv le 10 Jul. 2018

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